化工原理课后答案内容.doc

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1、|3在大气压力为 101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为 130 kPa。若在大气压力为 75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？解： KPa.15637.2320ap1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的 U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为 900kg/m3,h=0.8m,R=0.45m。试计算容器中液面上方的表压。解： kPagmRph532974.0632.78.018110 1-10硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为 764mm 和 573.5mm。已知硫酸的密度为 1831 kg/m3，体积流

2、量为 9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: 476hkgqmVs /16479839smdu.0.5.0/7. 221kG2/(2) 小管: m.3质量流量不变 hkgs/164792smdquV /2.05.8./75.022或: /7.1)6(9.)(2212 skguG22 /4.3587.1-11 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以 1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为 20J/kg（不包括出口） ，试确定高位槽中的液面应

3、比虹吸管的出口高出的距离。解: 以高位槽液面为 1-1面,管出口内侧为 2-2面,在 1-1 2-2间列柏努力方程:fWupgZupgZ2211 1|简化: gWuHf/)21(m09.281.1-14附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为 2.0MPa（表压） ，精馏塔内操作压力为 1.3MPa（表压） 。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面 30m，管内径为 140mm，丙烯密度为 600kg/m3。现要求输送量为 40103kg/h，管路的全部能量损失为 150J/kg（不包括出口能量损失） ，试核算该过程是否需要泵。 解: 在贮槽液面 1

4、-1与回流管出口外侧 2-2间列柏努力方程:fe WupgZWupgZ22211 1简化: fe221fe gZup212smdmus /2.14.0785.634785.0222 508.9.16)31(6eWkgJ/.72不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中1-16某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为 452.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为 78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为 75 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为 J/kg（u 为水在管内的流2Wf速） 。试求：（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m 3/h） 。解: (1

5、) 阀门全关,水静止ghpm95.781.03题 14 附图h题 16 附图1|(2) 阀门全开:在水槽 1-1面与压力表 2-2面间列柏努力方程:fWupgZupgZ2211 1简化: f212310758.97u解之: smu/41.2流量: smdVs /1076.4.1.785. 322 h/39.61-17附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为 1100 kg/m3，循环量为 45 m3/h。管路的内径相同，盐水从 A 流经两个换热器至 B 的压头损失为 9m，由 B 流至 A 的压头损失为 12m，问：（1）若泵的效率为 70，则泵的轴功率为多少？（2）若 A 处压力表的读数为

6、 153kPa，则 B 处压力表的读数为多少？解: (1) 对于循环系统:mhHfe219kWgVPs 83.21.903645ke.78.:轴 功 率(2) 列柏努力方程:BAfABBAhZugpZugp2211简化: fABBAh)97(81.0135p 题 17 附图|)(1965表aBpB 处真空度为 19656 Pa。1-23计算 10水以 2.7103 m3/s 的流量流过 573.5mm、长 20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。 （设管壁的粗糙度为 0.5mm）解: sdVus /76.105.78.25.02310水物性:spmkga33.,/.9431027.51

7、05.67Re du05.查得 38.kgJudlWf /47.1236.05.2mghff 47.1/aff PP61-25如附图所示，用泵将贮槽中 20的水以 40m3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差 20m，输送管内径为 100mm，管子总长为 80m（包括所有局部阻力的当量长度） 。已知水的密度为 998.2kg/m3，粘度为 1.00510-3Pas，试计算泵所需的有效功率。=0.2解: smdquV/415.0785.6422201405.1.9Re3u/d=0.2/100=0. 00223.在贮槽 1 截面到高位槽 2 截面间列柏努力方程:fe WupgZWupg

8、Z2211 题 23 附图|简化: feWgZ2而: kgJudlef /42.185.0823.2kgJ/6.14.8.920kWVWemNess 4.23802.93021-28如附图所示，密度为 800 kg/m3、粘度为 1.5 mPas 的液体，由敞口高位槽经 1144mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为 0.16MPa（表压） ，两槽的液位恒定。液体在管内的流速为 1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度 0.002，试计算两d槽液面的垂直距离 。z解: 在高位槽 1 截面到容器 2 截面间列柏努力方程: fWupgZupgZ221 1简化: f243108.105.86

9、Redu由 ,查得2.d26.管路中: 进口 5090弯头 2 个7.半开闸阀 4出口 125.1).475.02.106.32.()(2 udlWfkgJ/87.60mWpZf 6.281.9/)7.608.(/)(2 题 26 附图|1-31 粘度为 30cP、密度为 900kg/m3 的某油品自容器 A 流过内径 40mm 的管路进入容器 B 。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长 50m，阀后管长 20m（均包括所有局部阻力的当量长度） 。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为 8.83kPa 和4.42kPa。现将阀门打开至 1/4 开度，阀门阻力的当量长度为 30

10、m。试求：管路中油品的流量。解：阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：m108.931gpzaAm5.42321aB当阀打开 开度时，在 AA与 BB截面间列柏努利方程：4fBBAA Wpugzpugz 2211其中： (表压 )，0Bp0A则有 2)( udlgzefBA（a）由于该油品的粘度较大，可设其流动为层流，则ud64Re代入式（a） ，有 22)(3)( dullgz eeBA m/s736.0)350(13281.9904.)(323eldu|校核： 20.8310376.94.Re3ud假设成立。油品的流量： /hm328./s1024.9736.04.785.0422 ud

11、qV阻力对管内流动的影响：阀门开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力增大，流速 u,即流量下降。（2）在 11 与 AA 截面间列柏努利方程： AfAAWpgzpugz 12121 简化得 AfA121或 )(211udlpgz显然，阀关小后 uA，p A，即阀前压力增加。（3）同理，在 BB与 22截面间列柏努利方程，可得：阀关小后 uB，p B，即阀后压力减小。由此可得结论：（1） 当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中流量减小；（2） 下游阻力的增大使上游压力增加；（3） 上游阻力的增大使下游压力下降。可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化，因此必须将管路系统当作整体考|虑。1-

12、36用离心泵将 20水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12m。输送管为 573.5mm 的钢管，吸入管路总长为 20m，压出管路总长 155（包括所有局部阻力的当量长度） 。用孔板流量计测量水流量，孔径为 20mm，流量系数为0.61，U 形压差计的读数为00mmHg 。摩擦系数可取为0.02。试求：（1）水流量，m 3/h；（2）每 kg 水经过泵所获得的机械能。 （3）泵入口处真空表的读数。解：（1） RgACVs )(2002.98).136(.2.785.06hms301.（2）以水池液面为 面，高位槽液面为 面，在 面间列柏 221努利方程：fe WgZupWgZ

13、up22121 1简化: fe而 2udlef其中： smVus 19.05.78.35.0232kgJWf 7.4.e .16749812（3）以水池液面为 面，泵入口为 面，在 面间列柏努利方程：331题 36 附图12|kPapgJWgZupKgJdlWsmZgZupgupff f6.2081.903.2/351. /6.5219.0.21/,5,0,3233331 2121-39在一定转速下测定某离心泵的性能，吸入管与压出管的内径分别为 70mm 和50mm。当流量为 30 m3/h 时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为 40kPa 和215kPa，两测压口间的垂直距离为 0.

14、4m，轴功率为 3.45kW。试计算泵的压头与效率。解： smdquV16.207.85.421s4.7.03622在泵进出口处列柏努力方程，忽略能量损失；22121 1ZugpHZugpee )(21124.0)16.24.(898.90)45(33 =27.07mkWgQHNe 3.07.1063%16445.2%|第二章 非均相物系分离1、试计算直径为 30m 的球形石英颗粒（其密度为 2650kg/ m3） ，在 20水中和 20常压空气中的自由沉降速度。解：已知 d=30m、 s=2650kg/m3（1）20水 =1.0110-3Pas =998kg/m3设沉降在滞流区，根据式（2-

15、15） m/s102.810.8.9)265()103(18)( 432 gdust校核流型 )210(38.210.9230 42346 ttdRe假设成立， ut=8.0210-4m/s 为所求（2）20常压空气 =1.8110-5Pas =1.21kg/m3设沉降在滞流区 m/s108.7108.9)2.65()103(18)( 222 gdust校核流型： )210(4.108.2.730 456 ttdRe假设成立，u t=7.1810-2m/s 为所求。2、密度为 2150kg/ m3 的烟灰球形颗粒在 20空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？解：已知 s=2150kg/m3查 20空气 =1.8110-5Pa.s =1.21kg/m3当 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理2ttduRe所以18)(23tsg